IT之家 4 月 7 日消息，據(jù)華東理工大學官方消息，近日，華東理工大學材料科學與工程學院侯宇教授、楊雙教授等在鈣鈦礦單晶薄膜的可控制備研究中取得新進展，相關(guān)成果以“Universal growth of perovskite thin monocrystalsfrom high solute flux for sensitive self-driven X-ray detection”為題發(fā)表于國際知名學術(shù)期刊《自然-通訊》。
金屬鹵化物鈣鈦礦是一類光電性質(zhì)優(yōu)異、可溶液制備的新型半導體材料，在太陽能電池、發(fā)光二極管和輻射探測器等領(lǐng)域有重要應用。目前，這些器件主要采用多晶薄膜為光活性材料，其表界面懸掛鍵、不飽和鍵等缺陷將顯著降低器件性能和使用壽命。單晶薄膜材料本體不含有晶界等缺陷，是制備光電子器件的理想候選材料，但如何可控、低溫合成該類材料仍是該領(lǐng)域所面臨的主要挑戰(zhàn)。
單晶材料生長涉及到成核、溶解、傳質(zhì)、反應等多個過程。對鈣鈦礦單晶而言，其生長過程中的控制步驟仍不明確。
研究團隊采用原位顯微觀測、膠體擴散吸光度測試、核磁共振擴散序譜等手段，定量化分析了鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中的溶質(zhì)擴散過程，同時結(jié)合分子動力學和數(shù)值仿真，證實了物質(zhì)傳遞過程是鈣鈦礦單晶薄膜生長的決速步驟。
隨后，研究團隊開發(fā)了以二甲氧基乙醇為代表的高通量單晶生長溶液體系，通過多官能團配位作用細化前驅(qū)體膠束尺寸，將前驅(qū)體體系的擴散系數(shù)由 1.7×10-10 m2 s-1 提高至 5.4×10-10 m2 s-1，從而使得單晶薄膜的生長速率提高約 3 倍，制備環(huán)境溫度普遍降低了 30℃~60℃。
該研究工作以華東理工大學為唯一通訊單位。該校材料科學與工程學院博士生劉達為本論文的第一作者，侯宇教授和楊雙教授為本論文的通訊作者，并得到了楊化桂教授的指導。該研究工作得到了國家高層次人才特殊支持計劃、國家優(yōu)秀青年科學基金、上海市基礎研究特區(qū)等項目的資助。
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https://www.nature.com/articles/s41467-024-46712-y
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